以太坊PoS还能如何改进?

以太坊已经成功运行PoS系统近两年,在稳定性、性能和去中心化方面表现出色。但PoS仍有一些重要领域需要改进,主要包括技术特性改进和经济变化以应对中心化风险。本文重点讨论PoS技术设计方面的潜在改进方向。

单槽最终性和质押民主化

目前以太坊需要15分钟才能完成一个区块,最低质押门槛为32 ETH。理想情况是:

• 在一个时隙内完成区块最终确认(12秒或更短)
• 允许1 ETH进行质押(从32 ETH降至1 ETH)

这两个目标都与降低节点运营成本的目标相冲突。目前有几种主要方案:

1. 暴力破解:开发更好的签名聚合协议,可能使用ZK-SNARKs

2. Orbit委员会:使用随机选择的中型委员会负责最终确认

3. 两层质押:将质押者分为高低两个层级,只有高层级直接参与经济最终性

4. 维持现状

每种方案都有其优缺点,需要权衡。可能的组合方案包括:

• 添加Orbit但不执行单槽最终性
• 使用蛮力技术降低最小存款规模但不执行单槽最终性
• 使用保守参数执行Orbit SSF并辅以蛮力技术
• 添加彩虹质押但不执行单槽最终性

单一秘密Leader选举

目的是隐藏下一个区块的提议者信息,防止针对性DoS攻击。

主要方法是为每个验证者创建"盲"验证者ID,然后随机选择一个盲ID作为提议者。只有该盲ID的所有者才能生成有效的区块提议证明。

主要挑战是找到足够简单的协议实现,避免过度增加以太坊的复杂性。可能需要等到以太坊出于其他原因引入零知识证明机制时再考虑。

更快的交易确认

目标是将确认时间从12秒减少到4秒左右。主要有两种技术路线:

1. 减少时隙时间至8秒或4秒
2. 允许提议者在时隙过程中发布预确认

减少时隙时间可能会带来中心化风险。预确认方法可以改善平均情况,但无法改善最坏情况。

关键问题是如何激励预确认。如果不尝试缩短确认时间,生态系统可能会更依赖L2的预确认机制。

其他研究方向

• 51%攻击恢复:尝试减少对社交层的依赖,部分自动化恢复过程

• 增加法定人数阈值:从67%提高到80%,增加安全性

• 抗量子性:开发量子抗性替代方案,为未来做准备

总的来说,以太坊PoS仍有多个方面可以进一步优化和改进,需要在安全性、去中心化和性能之间寻找平衡点。